Soupape de réglage de l'écoulement d'un fluide La présente invention a pour objet une soupape de réglage de l'écoulement d'un fluide. Elle concerne plus particulièrement les soupapes de mélange de deux flui des (par exemple eau chaude ou vapeur et eau froide) à différentes températures afin de produire un mélange à température intermédiaire. De telles soupapes peuvent être aussi utilisées pour faire varier les proportions rela tives de deux fluides afin d'amener la température inter médiaire à la valeur désirée située entre les températures des deux fluides.
Il est courant, dans les soupapes de réglage de tout genre, de faire varier le débit par déplacement d'une lumière mobile par rapport à une lumière de mêmes dimensions, mais stationnaire, entre une position extrême où les deux lumières sont en coïncidence, de sorte que le débit est maximum et une autre position extrême où les deux lumières ne se recouvrent en aucun point, de sorte que l'écoulement est interrompu. De plus, pour faciliter la fabrication et permettre de réduire l'encom brement de la soupape, il est courant de donner aux lumières une forme circulaire et le même diamètre. Cependant, comme, dans ces conditions, le chemin de la lumière mobile d'une des positions extrêmes à l'autre est égal au diamètre des lumières, la sensibilité du réglage est faible.
De petits déplacements de la lumière mobile produisent de grandes variations du débit. Cet inconvénient est particulièrement gênant dans les sou papes destinées au mélange de fluides chauds et froids. En effet, dans ces soupapes, les écoulements des deux fluides sont commandés simultanément par des lumières distinctes mobiles relativement l'une à l'autre, de sorte que le débit de chaque fluide se modifie en sens inverse de celui de l'autre. De plus, quelle que soit l'application de la soupape, cet inconvénient augmente si la pression de l'un ou de l'autre des fluides augmente elle-même.
Le but de l'invention est de pallier l'inconvénient qui vient d'être rappelé. Pour cela, la soupape de réglage selon l'invention est agencée de façon que la commande s'effectue par un mouvement relatif entre au moins deux lumières coopé rantes, dont l'une est circulaire alors que l'autre, non circulaire, présente un bord rectiligne, une desdites lumières étant fixe et l'autre mobile entre une position extrême dans laquelle la lumière circulaire est entière ment recouverte par la lumière non circulaire et une autre position extrême, dans laquelle il n'y a aucun recouvrement des lumières, le bord rectiligne présen tant sur le chemin du déplacement de la lumière mobile une inclinaison telle que ce bord est tangent à la lumière circulaire dans chacune desdites positions extrêmes de la lumière mobile, le sinus de l'angle aigu,
formé par le bord rectiligne de la lumière non circulaire et par la direction du déplacement de la lumière mobile, ayant une valeur égale à étant le diamètre de la lumière circulaire et H étant
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la longueur du chemin de la lumière mobile.
Le bord du réglage de la lumière non circulaire peut, si on le désire, former l'un des bords d'une portion divergente de la lumière, le reste de la lumière étant en arc de cercle et du même diamètre que la lumière cir culaire, alors que l'autre côté de cette portion diver gente est droite, parallèle à la direction du chemin de déplacement et dans toutes les positions de la lumière mobile se trouve tangente à la périphérie de la lumière circulaire et de la partie circulaire de la lumière dont il fait partie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la soupape selon l'invention.
La fig. 1 est une vue partiellement coupée et par tiellement en élévation d'une soupape de mélange d'eau chaude et d'eau froide; les fig. 2 et 3 sont des vues en élévation et en plan d'un organe rotatif commandé thermostatiquement, fai sant partie de la soupape ; les fig. 4 et 5 sont des coupes selon les lignes IV-IV et V-V de la fig. 2 ; la fig. 6 est un développement de l'organe repré senté aux fig. 2 et 3, et la fig. 7 est un diagramme explicatif.
La soupape représentée à la fig. 1 comprend un socle 1 sur le sommet duquel est fixé de façon amovible un couvercle 2 creux en forme de dôme. Elle comprend en outre un montant fixe 3 cylindrique fixé au centre du socle, s'élevant dans le couvercle et entouré d'un man chon 4 mobile en rotation, et un dispositif thermosen- sible comprenant deux bobines 5 et 6 concentriques et superposées, formées d'une lame bimétallique dont les spires supérieures sont reliées et les spires intérieures couplées à un levier d'ajustage de la température 7 monté sur le couvercle, à l'extérieur de celui-ci et à l'extrémité adjacente du manchon.
Le socle est formé avec une entrée 8 pour l'eau froide et une entrée 9 pour l'eau chaude. L'eau chaude est en communication constante avec l'extrémité inférieure d'un passage axial 10 qui traverse le montant et l'entrée d'eau froide communique en permanence avec les extrémités inférieures de trois passages excentriques 11 (dont un seul est visible au dessin) s'étendant à travers le montant dans des positions réparties à égales distances angulaires autour du passage axial.
Outre les passages 10 et 11, le montant présente deux groupes de trois passages radiaux 13, 14. Chacun de ces passages s'étend du passage 10 à la périphérie du mon tant où il joue le rôle d'une lumière fixe. Les deux grou pes de passage sont distants sur la longueur du montant, les passages de chaque groupe sont répartis à égales distances angulaires. Les passages 13 d'un groupe, alter nant avec ceux 14 de l'autre groupe le long de la péri phérie du montant.
Pour établir et couper la communication entre l'en trée 8 et le groupe des passages 13, d'une part, et d'autre part entre l'entrée 9 et le groupe des passages 14, un piston (non représenté) qui s'étend dans les bobines et dans le passage 10 est ajusté pour se mouvoir alterna tivement sous l'effet d'une rotation d'un bouton 12 monté sur le couvercle, à l'extérieur de la soupape.
Le piston est entouré par trois joints toriques élastiques qui sont espacés sur sa longueur de façon que le joint cen tral se trouve toujours entre les deux groupes de passa ges et assure l'étanchéité entre eux alors que les mouve ments du piston déplacent le joint le plus voisin des bobi nes 5, 6 à l'intérieur et à l'extérieur de l'extrémité supé rieure du passage pour établir et couper une étanchéité entre les extrémités supérieures des passages 10 et 11. L'anneau le plus proche du socle 1 passe alternative ment à l'intérieur et à l'extérieur d'un rétrécissement du passage 10 sous le groupe de passages radiaux le plus proche du socle de façon à établir et couper un joint étanche entre ce groupe de passages et l'extrémité infé rieure du passage.
Finalement, le manchon 4 présente deux groupes de trois lumières 15, 16 qui sont situés aux mêmes niveaux que les groupes de passages radiaux 13, 14. Les lumières de chaque groupe sont réparties à égales distances angu laires et les lumières 15 alternent avec les lumières 16 sur le pourtour du manchon, de telle façon que lorsque le manchon est tourné autour du montant 3 par les bobi- nes 5 et 6, chaque lumière de l'un des groupes recouvre graduellement et ouvre l'extrémité extérieure de l'un des passages radiaux qui se trouvent au même niveau, alors que chaque lumière de l'autre groupe cesse progressive ment de recouvrir l'extrémité extérieure de l'un des pas sages de l'autre groupe. Ces extrémités sont ainsi pro gressivement bouchées et fermées par la paroi du man chon.
Ainsi, quand le piston entouré des joints se déplace vers le haut, sous l'action du bouton 12, afin d'établir la communication entre l'entrée 8 et les passages 13, et entre l'entrée 9 et les passages 14, un mouvement rotatif subséquent du manchon fait varier les débits relatifs d'eau chaude et d'eau froide qui coulent et sont mélangés dans le couvercle 2.
La soupape représentée à la fig. 1 diffère des sou papes connues par le fait que, bien que les passage radiaux 13 et 14 soient de section circulaire et que leurs extrémités extérieures jouent le rôle de lumières station naires coopérant chacune avec un des orifices 15, 16 du manchon, chacune de ces dernières lumières présente une configuration non circulaire et possède un bord rec tiligne 17 qui est incliné sur la direction du déplacement alternatif du manchon, qui traverse la lumière corres pondante fixe lorsque le manchon tourne autour du montant, entre deux positions extrêmes (représentées en traits pleins et interrompus à la fig. 7) et est tangent à la lumière avec laquelle il coopère dans chacune desdites positions extrêmes du manchon.
Lorsque le manchon est dans l'une de ses deux positions extrêmes, les trois lumières fixes 13 sont entièrement recouvertes par les lumières correspondantes 15 alors que les trois lumière. stationnaires 14 sont situées entièrement à côté de leurs orifices correspondants 16 et sont bouchés et fermés par la paroi du manchon. Au contraire, lorsque le manchon est déplacé en rotation jusqu'à son autre position extrême, les lumières 14 sont entièrement recouvertes par les lumières correspondantes 16 et les orifices 13 sont fermés par le manchon. Les deux points de tan gence de la circonférence de chacune des lumières fixes avec le bord rectiligne de la lumière mobile correspon dant dans lesdites positions du manchon, sont diamétra lement opposés l'un à l'autre sur la lumière fixe.
Si chaque lumière mobile est ajustée de façon à recouvrir entièrement la lumière stationnaire correspon dante et possède un bord rectiligne, elle peut, par ail leurs, présenter n'importe quelle forme ou quelle dimen sion. Cependant, de préférence, et comme le montre la fig. 7, chaque lumière mobile comprend une partie diver gente dont le côté rectiligne 17 forme l'un des côtés et l'autre côté est également rectiligne, parallèle à la direc tion du déplacement du manchon et tangent à la lumière fixe correspondante.
Ladite partie divergente est située de telle manière, par rapport à la partie restante de la lumière mobile qu'elle se trouve devant cette partie lors que le manchon se déplace vers la position extrême dans laquelle la lumière stationnaire est entièrement recN- verte et maintenue ouverte par la lumière mobile.
La disposition de lumières non circulaires 15, 16 sans modification des lumières 13, 14 du montant ne serait pas satisfaisante car la distance sur laquelle le manchon devrait se déplacer entre ses positions extrê mes augmenterait et le dispositif thermosensible ne serait pas capable d'entraîner le manchon sur cette distance supérieure. Comme, pour des motifs économiques, il est désirable de ne pas modifier le dispositif thermostatique, on adopte la solution consistant à équiper la soupape avec un montant dans lequel le diamètre des lumières stationnaires est réduit à une valeur qui permet au man chon de garder le même déplacement.
Cette solution possède l'avantage supplémentaire que la soupape est rendue mieux apte à commander le débit de l'eau à des pressions supérieures, par exemple jusqu'à 86 kg/cm2.
Cependant, si on le désire, chaque montant peut res ter sans changement, ce qui exige l'utilisation d'un dis positif thermosensible légèrement modifié, capable d'en traîner le manchon sur une distance plus grande, entre ses positions extrêmes, ou en variante, deux montants et un dispositif sensible modifié de façon à s'accorder à chaque valeur du débit et aux exigences concernant la pression.
Bien que l'invention ait été décrite en se référant à une soupape de mélange d'eau commandée par ther mostat, dans laquelle chaque lumière mobile est non cir culaire, elle peut aussi être appliquée à n'importe quel autre type de soupape dans laquelle le mouvement relatif de lumières correspondantes dont l'une au moins est fixe et l'autre mobile, assure le réglage du débit. De plus, si on le désire, l'une ou l'autre des lumières peut être de forme non circulaire et présenter un bord rectiligne. Ainsi, la lumière mobile peut être circulaire.
Pour tracer'le contour de la lumière non circulaire destinée à coopérer avec une autre lumière de forme circulaire et de diamètre connu, on représente le bord rectiligne de la lumière non circulaire par une ligne qui est tangente à la lumière circulaire et inclinée sur la direction du mouvement de la lumière mobile sous un angle aigu ayant pour sinus la valeur étant la lon gueur du diamètre de la lumière circulaire
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et H étant le chemin désiré pour la lumière mobile. Ce chemin est représenté par une ligne qui est parallèle à ladite direc tion et s'étend depuis le bord droit jusqu'à un point sur la circonférence de la lumière circulaire diamétralement opposé nu point de contact entre le bord et la circon férence de la lumière.
La partie du bord rectiligne située entre son point de contact avec la circonférence de la lumière circulaire et le sommet de l'angle aigu, forme l'un des côtés de la partie divergente de la lumière non circulaire. L'autre côté de la partie divergente forme une autre ligne qui est parallèle à la direction du chemin de la lumière tangente à la circonférence de la lumière circulaire et s'étend depuis ce point de tangence jus qu'au bord de commande. Après avoir ainsi déterminé la partie divergente, le reste de la lumière non circulaire peut être dimensionné comme on le désire, pourvu que son bord n'atteigne pas la lumière circulaire quand la lumière mobile est placée dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes.
Par exemple, cette portion restante petit être formée comme le montre la fig. 7, ou peut être limitée par un arc de cercle du même diamètre que la lumière circulaire et s'étendant entre les points où les deux côtés. de la partie divergente sont en contact avec la circonférence de la lumière circulaire.